El atomismo griego fue una doctrina filosófica especulativa sin referencia a ninguna experiencia sensible ni a ningún principio medible. Demócrito (460-370) decía que, aunque nadie había saboreado ni visto un átomo, esas partículas diminutas eran los ladrillos con los que estaba hecha la materia. La teoría atómica fue adoptada por científicos como G. Galilei (1564-1642) , R. Boyle (1627-1691) o I. Newton (1643-1727) con las mismas tesis especulativas que los griegos. Pero hasta del siglo XIX la teoría atómica no se convirtió en una verdadera teoría científica gracias a los trabajos de L. Proust (1754-1726) que formuló la ley de las proporciones definidas que dice que las masas de dos elementos se combinan para formar un determinado compuesto guardan una relación constante y de J. Dalton (1766-1844), que estableció la ley de las proporciones múltiples, según la cual, en una reacción química, los pesos de dos elementos siempre se combinan entre sí en proporciones de números enteros pequeños. Buscando una interpretación a este fenómeno, Dalton comenzó a bosquejar los principios de su teoría atómica con las siguientes premisas:
- Los elementos químicos están formados por átomos, que son partículas materiales separadas e indestructibles.
- Los átomos de un mismo elemento son iguales, tanto en masa como en sus demás características.
- Dos elementos químicos distintos tienen átomos que difieren tanto en la masa como en sus propiedades.
- Los diferentes compuestos se forman por la unión de átomos de los diferentes elementos y guardan una relación numérica sencilla.
Los átomos imaginados por Dalton eran indestructibles, igual que los átomos de la filosofía griega. Pero Dalton añadía la idea de que cada elemento químico tenía átomos diferentes, mientras que los griegos suponían que todos los átomos estaban hechos de la misma materia y únicamente se diferenciaban en su forma y tamaño.
Para la mayor parte de los químicos la teoría atómica constituía un marco de trabajo evidente y natural y era una hipótesis de trabajo útil. Pero no fue aceptada como una realidad por todos los científicos hasta finales del siglo XIX, debido fundamentalmente al éxito predictivo y explicativo de las Ciencias Físicas que utilizaban los métodos continuos del Análisis Matemático y estudiaban los fenómenos físicos como procesos de flujo y almacenamiento de energías. Los métodos continuos de la física no cuadraban con el estudio de una naturaleza discretizada.
Los físicos preferían recurrir a la energía para explicar cualquier efecto, estático o dinámico, que se pudiera producir en la naturaleza y deseaban apoyarse en ninguna visión atomista de la naturaleza aludiendo a la imposibilidad de visualizarlos y no poder conocer lo que sucedía entre ellos, salvo por las manifestaciones energéticas globales de la materia. Por su parte los químicos y algunos físicos creían toda la materia estaba formada por átomos y que era necesaria una teoría atómica científica para estudiar la materia.
La Termodinámica era la ciencia modelo para los filósofos y para la mayor parte de los físicos y científicos positivistas, que admiraban su estructura de teoría abstracta, desarrollada a partir de dos únicos principios fundamentales que generalizaban hechos comprobados experimentalmente y expresados mediante los conceptos de energía y entropía y no a partir de la realidad atómica de la materia.
Desde el punto de vista de la Termodinámica, la energía era una realidad más esencial que la materia formada por los átomos y moléculas de los químicos tradicionales. Los principios y los métodos del positivismo fueron asumidos, justificados y defendidos por los energetistas. Entre los químicos la corriente estaba encabezada por W. Ostwald (1853−1932) en Alemania y por P. Duhem (1861-1916) en Francia. Personajes que, además de hacer valiosas contribuciones a la Química Física, tuvieron tiempo para dedicarse a polémicas y discusiones filosóficas.
Una de las polémicas más sonadas entre energetistas y atomistas fue la que mantuvieron W. Ostwald (1853-1932) y L. Boltzmann (1844-1906), que tuvo lugar en la Asamblea de Científicos de Lübeck de 1895. Las explicaciones de Boltzmann a favor de la naturaleza atómica de la materia fueron contundentes y rebatieron los argumentos energetistas de Ostwald.
El físico A. Sommerfeld (1868-1951), que asistió al debate, escribió que fue una lucha tan dura como la que se puede dar entre el toro y el torero en una corrida. Pero el toro venció al matador y Boltzmann resultó vencedor y Sommerfeld dijo que el triunfo de Boltzmann fue aplaudido por los científicos más jóvenes, poniendo de manifiesto que el relevo generacional se decantaba por el atomismo.
Ostwald afirmaba que en la ciencia no nos debemos dejar llevar de imágenes, ni de similitudes, ni sospechas y los átomos, puesto que nadie los había visto, ni sabían cuáles eran sus manifestaciones, eran pura ficción. Su defensa al energetismo llegó a ser tan extrema que, en 1901 bautizó a una casa que compró en Grossbotten como Landhause Energie.
No obstante, en 1909, un siglo después de la teoría atómica de Dalton, catorce años después de la discusión con Bolzmann y ocho años más tarde del bautizo de su casa, Ostwald afirmaba, al recibir el premio Nobel, que en ese momento la teoría atómica ya era aceptada. La aceptación venía respaldada por los grandes descubrimientos sobre la naturaleza de la materia que se habían sido reconocidos con la concesión varios Premios Nobel en los años anteriores.
Uno de los descubrimientos cruciales fue el del electrón realizado en abril de 1897 por J.J.Thomson (1856-1940). Investigando las propiedades de los rayos catódicos, descubrió una partícula cargada negativamente y demostró experimentalmente que era una partícula todavía más ligera que el átomo de hidrógeno, el cual era el elemento químico más liviano, comprobó que la partícula tenía carga negativa y que, por tanto, no podía ser un átomo, ya que éstos eran eléctricamente neutros. También comprobó que todos los elementos químicos producían electrones, lo que demostraba que los electrones formaban parte de los átomos y que éstos no eran indivisibles. La palabra «elektron» es la palabra griega que significa ámbar, la resina amarilla sosilizada. Por el descubrimiento de electrón J.J.Thomson fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1906.
Otro descubrimiento muy relevante, que también influiría en el reconocimiento de la teoría atómica de la materia por parte del reticente Ostwald fue el realizado por E. Rutherford (1871-1937) y F. Soddy (1877-1956) que investigando el fenómeno de la radiactividad, descubierto por J. Becquerel (1878-1953) demostraron que los átomos de los elementos radiactivos se desintegraban y se transformaban en otros elementos diferentes. Era como cumplir el sueño de la transmutación perseguida durante siglos por los alquimistas, pero que ocurría de manera espontánea y natural.
El descubrimiento fue tan sorprendente que cuando Rutherford y Soddy publicaron en 1902 su artículo La causa y naturaleza de la radiactividad, donde describían los experimentos en la teoría de la desintegración atómica le llamaron al proceso transformación en lugar de transmutación atómica como hubieran hecho los alquimistas. Con sus investigaciones rompieron el credo científico de que el átomo era indivisible (que es lo que significa átomo en griego). Por todo ello Rutherford recibió el premio Nobel de Química en 1908.
